Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia


Hidrofil és hidrofób kolloidok

Az olyan kolloid rendszereket, amelyek diszpergáló fázisa víz, hidrofil és hidrofób kolloidokra oszthatjuk.
A hidrofil kolloidokban a diszpergált részecskék és a vízmolekulák között erős kölcsönhatások jönnek létre. Számos makromolekula (pl. fehérjék) vizes oldata a hidrofil kolloidok közé tartozik. Ezek a kolloidok csak a diszpergált anyag részecskéinek méretében különböznek a valódi vizes oldatoktól. A diszpergált anyag és az oldószer erős kölcsönhatása miatt a hidrofil kolloidok viszonylag stabilak.
 
71. ábra. A kolloidok stabilizálása. A kolloid részecskéket oldószerból (a), oldószerből és ionokból (b), vagy kettős ionrétegből álló (c) diffúz réteg veszi körül, megakadályozva a részecskék egymással való ütközését (nyíllal jelezve) és aggregációjukat
 
A hidrofil kolloidokban a diszpergált részecskék oldószer- (víz-) molekulákat adszorbeálnak felületükön, ezáltal a kolloid részecskék aggregációs készsége csökken (71.a ábra). Ezért a vízmolekulákat megkötő reagensek a hidrofil kolloidok stabilitását csökkentik. Ezen alapul a hidrofil kolloidok kicsapása (koagulálása) erős elektrolitokkal. Az erős elektrolitok (pl. sók) vízben teljesen disszociálnak, a pozitív és negatív töltésű ionok hidratációja méretüktől és töltésüktől függően nagyszámú vízmolekula elvonásáteredményezi a kolloid részecskék felületéről. Ennek következtében a kolloid részecskék aggregációs készsége megnövekszik, és az aggregált részecskék a gravitációs erő hatására ülepednek. A koaguláláshoz szükséges sókoncentráció a részecske méretétől és felületi töltésétől függ. Ezen alapul a fehérjefrakciók elválasztása frakcionált (különböző sókoncentrációval történő) kicsapással. A kolloidok erős elektrolitokkal történő kicsapása reverzíbilis. Ha a csapadékos szuszpenziót vízzel szemben dializáljuk féligáteresztő membránt használva, amely az ionok és a víz számára átjárható, a kolloid részecskéket viszont visszatartja, akkor az ionok a rendszerből eltávolíthatók, és a részecskék ismét diszpergálódnak a vizes oldatban.
A hidrofil kolloidokban az oldószer (vízmolekulák) mellett az oldatban jelen lévő ionok is hozzájárulhatnak a kolloid állapot stabilizálásához. A kolloid részecskék felületén ionok adszorpciójával, vagy a kolloidot alkotó molekulák ionizációjával (pl. fehérjék, nukleinsavak, polimer molekulák ionizálható csoportjainak disszociációjával) pozitív vagy negatív töltésréteg alakul ki. Ezeket a részecskéket (molekulákat) ellentétes töltésű ionokból és vízmolekulákból álló diffúz réteg veszi körül (71.b ábra), amelyek egymásra gyakorolt taszító hatása megakadályozza, hogy a kolloid részecskék közel kerüljenek egymáshoz és ezáltal koaguláció következzen be. Ha a kolloid részecske felületi töltését elveszti, akkor aggregáció (koaguláció) játszódik le. Ennek tulajdonítható, hogy pl. a fehérjék az izoelektromos pontjuknak megfelelő pH értéken (ahol a fehérjéknek nettó töltése nincs) általában kicsapódnak az oldatból. Megkülönböztetnek azonban izolabilis és izostabilis fehérjéket: az előbbiek az izoelektromos ponton kicsapódnak, míg az utóbbiak nem. Az izostabilitás magyarázata, hogy a fehérjék poláris, hidrofil csoportjai és a vízmolekulák közötti kölcsönhatás a felületi töltés elvesztése után is elégséges lehet a kolloid állapot fenntartásához.
A hidrofób kolloidokban a diszpergált részecskék és a víz (diszpergáló fázis) között nem jön létre kölcsönhatás. Ezért a hidrofób kolloidok nem stabilak (l. víz-olaj emulzió), és a diszpergált anyag asszociátumokat képezve könnyen elválik (pl. ülepedik) a diszpergáló fázisból. Hidrofób kolloidok képződnek pl. túltelített oldatokból. Gyors kristályosodás esetén nagyon sok kristálygóc keletkezik, és a kristályok csak kolloid méretű részecskékké növekednek. Ezek a kolloidok akkor stabilisak, ha a képződő kristálygócokban a pozitív és negatív töltések nem kompenzálják egymást, és mindegyik góc (részecske) vagy pozitív, vagy negatív töltésű. Az azonos töltésű kolloid részecskékhez ellentétes töltésű ionréteg asszociálódik, például a pozitív töltésű részecskéket negatív töltésű ionok veszik körül (71.c ábra). A negatív töltésű ionok között fellépő taszító erők akadályozzák a kolloid részecskék ütközését, és az ennek következményeként kialakuló koagulációt. Megfelelő ,,vastagságú" ionréteg a kolloid részecskék körül már viszonylag kis ionkoncentrációnál kialakul. Az ionkoncentráció növelésével a részecskéket körülvevő ionréteg elvékonyodik, a kolloid részecskék egymással ütköznek és a közöttük fellépő intermolekuláris erők hatására aggregálódnak (koagulálnak). Ilyen koaguláció figyelhető meg pl. a tengerbe torkolló folyók esetén. A folyókban alacsony ionkoncentáció mellett a hordalék (pl. agyag) kolloidként oszlik el, ami a folyóvízet zavarossá teszi. A folyó- és a tengervíz találkozásánál a folyóvíz ,,feltisztul”, mivel a tengervíz magasabb sótartalma miatt a folyóvízben oldott kolloid részecskék koagulálnak és ülepednek.
 

Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék


Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave